Ejemplo de transferencia de calor por conducción

8 ejemplos de transferencia de calor por conducción

1. Explica, usando ejemplos, el significado. transferencia de calor por conducción ?
Discusión
La transferencia de calor por conducción es la transferencia de calor que ocurre a través de colisiones entre los átomos o moléculas que componen un objeto. Por ejemplo, consideremos una barra de hierro caliente. Un extremo de la barra se toca con una llama y el otro se sostiene. Aunque el extremo que se sostiene no esté en contacto con la llama, debido a que el calor se transfiere a través de la barra, ese extremo se siente caliente. ¿Cómo se transfiere el calor de un extremo de la barra al otro?
La punta caliente de la plancha recibe calor adicional. Caloría La energía se transfiere naturalmente de objetos con alta temperatura a objetos con baja temperatura. Esta energía adicional provoca que los átomos/moléculas que componen el hierro vibren más lejos de su posición de equilibrio. Al vibrar más, los átomos/moléculas chocan con los átomos/moléculas vecinos, lo que hace que vibren aún más y adquieran mayor energía. Este proceso continúa hasta que el calor alcanza la punta del hierro que se sostiene.

2. ¿Es posible que se produzca transferencia de calor por conducción entre átomos/moléculas de un líquido?
Discusión
Consideremos el siguiente ejemplo. Cuando se calienta una barra de hierro, el calor se transfiere de un átomo/molécula de hierro a otro, por lo que se puede decir que la transferencia de calor por conducción ocurre entre los átomos/moléculas de un sólido. La transferencia de calor por conducción no ocurre entre los átomos/moléculas de un líquido, ya que la transferencia de calor ocurre entre los átomos/moléculas de un líquido, y de igual manera, entre los átomos/moléculas de un gas, la transferencia de calor ocurre por convección.

3. Conductividad térmica La conductividad térmica del ladrillo es de 0,84 J/msC y la de la lana es de 0,040 J/msC.^o¿Qué material conduce mejor el calor, el ladrillo o la lana?
Discusión
Los objetos que tienen una alta conductividad térmica son buenos conductores del calor (buenos conductores térmicos), mientras que los objetos que tienen una baja conductividad térmica son malos conductores del calor (malos conductores térmicos).
Según la pregunta, la conductividad térmica del ladrillo es mayor que la de la lana, por lo que el ladrillo es mejor conductor del calor que la lana.

4. Una barra cilíndrica sólida de acero tiene una longitud de 1 metro y un área de sección transversal de 0,2 metros cuadrados. La conductividad térmica del acero es de 40 J/msC.^o. Si la diferencia de temperatura entre los dos extremos del acero es 10^oC, ¡determina la tasa de transferencia de calor por conducción en la varilla de acero!
Discusión
Se sabe que:
Longitud del acero (l) = 1 m
Área de la sección transversal del acero (A) = 0,2 m²
Conductividad térmica del acero (k) = 40 J/msC^o
La diferencia de temperatura entre los dos extremos del acero (ΔT) = 10^oC
Preguntó: Tasa de transferencia de calor por conducción (Q/t)
Respuesta :
La fórmula para la tasa de transferencia de calor por conducción:
Q/t = k A ΔT / l
Q/t = (40)(0,2)(10) / 1
Q/t = 80 / 1
Q/t = 80 julios/segundo

5. Los metales A y B tienen la misma longitud y área de sección transversal. El coeficiente de conductividad del metal A es 1/6 del coeficiente de conductividad del metal B. Ambos metales se calientan en un extremo y ambos experimentan el mismo cambio de temperatura. Por lo tanto, la relación de las tasas de transferencia de calor del metal A y del metal B es...
A. 6 : 1
B. 1 : 6
C. 1 : 5
D. 2 : 1
E. 4 : 1
Discusión :

Dsaber :
k_A = 1/6 k_B = 1 / 6
k_B = 6/6 = 1
Preguntó :
¿Comparación de la tasa de transferencia de calor a través del metal A y el metal B?
Mandíbula :
La fórmula para la tasa de transferencia de calor por conducción :
Descripción: Q/t = tasa de transferencia de calor, k = conductividad térmica, A = área de la sección transversal, T₁ = alta temperatura, T₂ = baja temperatura, l = longitud del objeto.

La longitud y el área de la sección transversal de los dos metales son iguales, por lo que l y A se eliminan de la ecuación. El cambio de temperatura de ambos metales es el mismo, por lo que (T₁ - T₂) se elimina de la ecuación.
k_A :k_B
1/6 : 6/6
1: 6
La respuesta correcta es B.

6. Dos sólidos P y Q, del mismo tamaño pero de diferente tipo, están unidos como se muestra en la figura siguiente. Si el coeficiente de conductividad térmica de P es tres veces el coeficiente de conductividad térmica de Q, entonces la temperatura en la interfaz entre P y Q es...
A. 60 ^oC
B. 50 ^oC
C. XNUM ^oC
D. 20 ^oC
E. 10 ^oC

Discusión :
Es conocida :
T_P = 0 ^oC
T_Q = 80 ^oC
k_P = 3 k_Q = 3
k_Q = 1
Preguntó :
¿Temperatura en el plano límite P y Q?
Respuesta :

Los tamaños de los dos objetos son iguales, por lo que A y l se eliminan de la ecuación.
La respuesta correcta es D.

7. La cantidad de calor que fluye por segundo a través de un material metálico:

(1) inversamente proporcional a la diferencia de temperatura entre los dos extremos

(2) es inversamente proporcional al área de la sección transversal del objeto

(3) dependiendo del tipo de material metálico

(4) es inversamente proporcional a la longitud del metal

La afirmación correcta para aumentar la tasa de transferencia de calor por conducción es…

Discusión

La fórmula para la transferencia de calor por conducción:

Cantidad de calor que fluye por segundo (Q/t)

Directamente proporcional a la diferencia de temperatura entre los dos extremos (T ₁ – T ₂ ).

Directamente proporcional al área de la sección transversal del objeto (A).

Directamente proporcional al tipo de material metálico (k = conductividad térmica)

Inversamente proporcional a la longitud del metal (l).

Las afirmaciones correctas son la 3 y la 4.

8. Los metales P, Q y R tienen el mismo tamaño. La conductividad de los metales P, Q y R es de 4k, 2k y k, respectivamente. Los tres están conectados por temperatura en sus extremos abiertos, como se muestra en la siguiente figura.

La temperatura en la unión metálica P con Q (T _x ) es...

Discusión

Es sabido:

Conductividad del metal P = 4k

Conductividad del metal Q = 2k

Conductividad del metal R = k

Baja temperatura en el extremo metálico P (TP ₎ = 20 ^° C

Alta temperatura en la punta metálica R (T _R ) = 160 ^° C

Se busca: Temperatura en la unión metálica P con Q (T _x )

Respuesta:

La fórmula para la transferencia de calor por conducción:

Informacion:

Q/t = tasa de transferencia de calor, k = conductividad térmica, A = área de la sección transversal, T ₁ = temperatura inicial, T ₂ = temperatura final, l = longitud de la varilla.

La longitud (l) y el área de la sección transversal (A) son iguales, por lo que se eliminan de la ecuación.

Utilice esta ecuación para calcular la temperatura.

Consideremos las varillas metálicas P y Q.

Consideremos las varillas metálicas Q y R.

Para obtener T _x , elimine T _y :